藥劑學(xué)流變學(xué)基礎(chǔ)

第十四章流變學(xué)基礎(chǔ)藥物制劑的基本理論：一、藥物溶液的形成理論二、表面活性劑三、藥物微粒分散系的基礎(chǔ)理論四、藥物制劑的穩(wěn)定性五、粉體學(xué)基礎(chǔ)六、流變學(xué)基礎(chǔ)七、藥物制劑的設(shè)計(jì)《中國(guó)新藥雜志》

2004年第13卷第2期1.流變學(xué)原理在藥劑學(xué)中某些劑型的處方設(shè)計(jì)、質(zhì)量評(píng)價(jià)以及原輔料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用。2.評(píng)價(jià)半固體及液體的粘度的方法不斷改進(jìn)，一些制劑的流變參數(shù)與生物利用度及藥效之間的相關(guān)性也已建立，流變學(xué)的原理的應(yīng)用在日益擴(kuò)大。

主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)流變性質(zhì)第三節(jié)蠕變性質(zhì)的測(cè)定方法第四節(jié)流變學(xué)在藥劑學(xué)中的應(yīng)用第一節(jié)概述一、流變學(xué)的基本概念（一）流變學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展流變學(xué)rheology，由美國(guó)化學(xué)工程師Bengham

1929年首先提出的概念。它是力學(xué)、化學(xué)、工程學(xué)的交叉和綜合而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科

實(shí)驗(yàn)是研究流變學(xué)的主要方法之一

新分支:如高分子材料流變學(xué)、斷裂流變力學(xué)、土流變學(xué)、巖石流變學(xué)、血液流變學(xué)以及應(yīng)用流變學(xué)等等（二）流變學(xué)研究?jī)?nèi)容流變學(xué)：研究物質(zhì)變形和流動(dòng)的科學(xué)變形：物質(zhì)在外力作用下其內(nèi)部各部分的形狀和體積的變化彈性變形（elasticdeformation）變形塑性變形（plasticdeformation）內(nèi)應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上存在的與外力相對(duì)抗的內(nèi)力應(yīng)力：引起變形的作用力F除以作用面積A彈性：除去外部應(yīng)力時(shí)恢復(fù)原狀的性質(zhì)粘性：是液體內(nèi)部所存在的阻礙液體流動(dòng)的摩擦力，也稱(chēng)內(nèi)摩擦力粘彈性物質(zhì)（二）剪切應(yīng)力和剪切速度

表征體系流變性質(zhì)的兩個(gè)基本參數(shù):剪切速度：速度梯度，單位s-1,以D表示剪切應(yīng)力：使各液層間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外力叫剪切力，在單位面積A上所需施加的力稱(chēng)為剪切應(yīng)力，簡(jiǎn)稱(chēng)剪切力，單位N.m-2,以S表示ABcadbF△yyv+△vvD=dv/dy第二節(jié)流變性質(zhì)一切流體的流變性都可以用切變速度D與剪切力S之間的關(guān)系曲線(xiàn)來(lái)描述，這種關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為流變曲線(xiàn)（粘度曲線(xiàn)）。不同流變性的流體具有不同的流變曲線(xiàn)，根據(jù)流變曲線(xiàn)的不同，流體可以分為以下幾種：一、牛頓流體二、非牛頓流體

一、牛頓流動(dòng)D為剪切速度S為剪切應(yīng)力曲線(xiàn)的特點(diǎn)：一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)S=F/A=

D

=S/D即剪切應(yīng)力S與剪切速度D成正比---牛頓流動(dòng)定律——粘度或粘度系數(shù)，是表示流體粘度的物理常數(shù)，是流變曲線(xiàn)斜率的倒數(shù)

單位Pa·s(SI單位)牛頓流體：服從牛頓流動(dòng)定律的液體牛頓流體的特點(diǎn)：

①一般為低分子的純液體或稀溶液②在一定溫度下，牛頓液體的粘度

為常數(shù)，它只是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而減小二、非牛頓流動(dòng)非牛頓流體(nonNewtonianfluid):不符合牛頓流動(dòng)定律的液體，如乳劑、混懸劑、高分子溶液、膠體溶液、軟膏以及固－液的不穩(wěn)定體系等按非牛頓流體流動(dòng)的曲線(xiàn)類(lèi)型可分為塑性流動(dòng)、假塑性流動(dòng)、脹性流動(dòng)、觸變流動(dòng)(一)塑性流動(dòng)(plasticflow)交點(diǎn)屈服值：引起塑性液體流動(dòng)的最低切變應(yīng)力S0（致流值）S＜S0時(shí)，形成向上彎曲的曲線(xiàn)——彈性形變，不流動(dòng)S＞S0時(shí)，剪切速度D和剪切應(yīng)力呈直線(xiàn)關(guān)系——流動(dòng)塑性液體的流動(dòng)公式：D=(S-S0)/

pl

pl——塑性粘度

S在制劑中表現(xiàn)為塑性流動(dòng)的劑型有：濃度較高的乳劑、混懸劑、單糖漿、涂劑在其它材料中表現(xiàn)：油漆、牙膏、泥漿等塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖產(chǎn)生原因：體系中粒子受到范德華力或氫鍵作用在靜置狀態(tài)下形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，要使體系流動(dòng)，就要破壞這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(二)假塑性流動(dòng)(pseudoplasticflow)SD沒(méi)屈服值；過(guò)原點(diǎn)的凹形曲線(xiàn)流動(dòng)公式：D=Sn/

a

a——表觀粘度剪切力增大，粘度下降，液體變稀0假塑性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖在制劑中表現(xiàn)為假塑性流動(dòng)的劑型有：某些親水性鏈狀高分子溶液及微粒分散體系處于絮凝狀態(tài)的液體。產(chǎn)生原因：大分子或溶膠粒子本身結(jié)構(gòu)是不對(duì)稱(chēng)的，靜止時(shí)有各種可能的取向，剪切力增大時(shí)，不對(duì)稱(chēng)粒子逐漸將長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)向流動(dòng)方向排列，減小了對(duì)流動(dòng)的阻礙，表觀粘度隨之降低。剪切力越大，粒子取向作用越完全，體系的表觀粘度就越小

a=Sn/D(三)脹性流動(dòng)(dilatantflow)沒(méi)屈服值；過(guò)原點(diǎn)的凸形曲線(xiàn)

a=Sn/D剪切力增大，表觀粘度增加，液體變稠DS0脹性流體的結(jié)構(gòu)變化示意圖產(chǎn)生原因：靜止時(shí)粒子排列緊密，但不聚結(jié)，粒子間的液層有潤(rùn)滑作用，因而流動(dòng)阻力小，表觀粘度低。切力的增加，許多粒子被攪在一起，液層原有的潤(rùn)滑作用相應(yīng)減小，流動(dòng)阻力增大，表觀粘度隨之上升。

a=Sn/D在制劑中表現(xiàn)為脹性流動(dòng)的劑型為：含有大量固體微粒的高濃度混懸劑如50%淀粉混懸劑、糊劑、淀粉、滑石粉等在其它材料中有：涂料、顏料等三、觸變流動(dòng)(thixotropicflow)環(huán)形曲線(xiàn)切力增加——上行線(xiàn)切力降低——下行線(xiàn)滯后面積：上行線(xiàn)和下形線(xiàn)不重合DS觸變性——隨著剪切應(yīng)力↑，粘度↓，剪切應(yīng)力消除后粘度在等溫條件下緩慢地恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的現(xiàn)象衡量觸變性大小的定量指標(biāo)——滯后面積DS產(chǎn)生觸變的原因：對(duì)流體施加剪切力后，破壞了液體內(nèi)部的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)剪切力減小時(shí)，液體又重新恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)，恢復(fù)過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，因而觸變流動(dòng)曲線(xiàn)中上行線(xiàn)和下行線(xiàn)就不重合DS

觸變流動(dòng)的特點(diǎn)：塑性流體、假塑性流體、脹性流體中多數(shù)具有觸變性

藥劑中很多制劑具有觸變性：如油制普魯卡因注射液液體或半固體制劑：糖漿、某些軟膏等其它材料：鉆井泥漿、土壤

A-牛頓流體B-塑性流體C-假塑性流體D-脹性流體E-觸變性流體直線(xiàn)凹型曲線(xiàn)環(huán)形曲線(xiàn)凸型曲線(xiàn)四、粘彈性(viscoelasticity)粘彈性——高分子物質(zhì)或分散體系具有粘性和彈性雙重特性應(yīng)力緩和(stressrelaxation)——物質(zhì)被施加一定的壓力而變形，并使其保持一定應(yīng)力時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減少的現(xiàn)象蠕變性(creep)——對(duì)物質(zhì)附加一定的重量時(shí)，表現(xiàn)為一定的伸展性或形變，而且隨時(shí)間變化的現(xiàn)象（一）麥克斯韋爾（Maxwell）模型（